KR100970955B1 - 무선 근거리 네트워크(ｗｌａｎ) 및 선택된 공공 육상 이동 네트워크(ｐｌｍｎ)와의 통신 방법 - Google Patents

무선 근거리 네트워크(ｗｌａｎ) 및 선택된 공공 육상 이동 네트워크(ｐｌｍｎ)와의 통신 방법 Download PDF

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Abstract

원격통신 시스템은 사용자에게 무선 서비스를 제공하기 위한 공공 육상 이동 네트워크(PLMN: Public Land Mobile Network)와, 상기 PLMN 외부에 별도의 PLMN으로서 기능하는 무선 근거리 네트워크(WLAN)를 포함한다. 상호-PLMN 백본은 WLAN을 PLMN에 인터페이스하며, 상호연동 기능은 끊김없는 상호동작을 상기 PLMN과 상기 WLAN 사이에 제공하여 상기 PLMN의 사용자에게 제공된 이용가능한 서비스 대역폭을 증가시키기 위해 상기 WLAN에 결합된다.

Description

무선 근거리 네트워크(ＷＬＡＮ) 및 선택된 공공 육상 이동 네트워크(ＰＬＭＮ)와의 통신 방법{WIRELESS LOCAL AREA NETWORK(WLAN) AND METHOD FOR COMMUNICATING WITH SELECTED PUBLIC LAND MOBILE NETWORK(PLMN)}
본 발명은 일반적으로 네트워크 통신에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 WLAN-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 통신을 위한 공공 육상 이동 네트워크(PLMN: Public Land Mobile Network)와 같은 무선 근거리 네트워크를 상호연동하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
UMTS는 IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000)으로 알려진 체제 내에서 개발된 '3세대'(3G) 이동 통신 시스템이다. UMTS는 높은-품질의 무선 멀티미디어 통신을 위한 큰 시장을 창조하는 핵심역할을 할 것이다. UMTS는 높은-값의 광대역 정보, 거래 및 오락 서비스를 고정, 무선, 및 위성 네트워크를 통해 이동중인 사용자에게 전달하는 많은 무선 성능을 가능케 할 것이다. UMTS는 새로운 서비스를 전달하고 수입-생성 서비스를 창조하기 위해 원격통신, 정보 기술, 미디어 및 컨텐트 산업 사이의 접근(convergence)을 가속화할 것이다. 대개의 경우, UMTS는 글로벌 로밍 및 다른 진보한 성능을 갖는 고정 조건 하에서 최대로 대략 2Mbit/sec인 데이터율로 저가의 고-용량 이동 통신을 전달할 것이다.
UMTS 네트워크의 한 결함으로 WLANs(Wireless Local Area Networks)에 비교할 때 고가의 스펙트럼 및 저가의 데이터율이 있다. 따라서, UMTS 무선 자원을 절약하고, UMTS RAN(Radio Access Network)의 효율을 증가시키기 위해 IEEE802.11 및 ETSI Hiperlan2와 같은 비인가 대역의 고 데이터율인 WLANs를 통해 UMTS를 보완하는 것이 유리하다.
그러므로, 전체적인 성능과 효율을 증가시키기 위해 UMTS 대역폭을 보충하기 위해 WLAN 대역폭을 사용하는 시스템 및 방법이 필요하게 되었다. WLAN 통신가능 영역이 상호-PLMN 백본을 거쳐 또 다른 공공 육상 이동 네트워크(PLMN)인 UMTS 네트워크와 상호동작하는 구조가 또한 필요하게 되었다.
본 발명에 따른 원격통신 시스템은 무선 서비스를 사용자에게 제공하기 위한 공공 육상 이동 네트워크(PLMN)와 PLMN외부에서 기능하는 무선 근거리 네트워크(WLAN)를 포함한다. 상호-PLMN 백본은 WLAN을 PLMN에 인터페이스시키며, 상호연동 기능이 PLMN과 WLAN 사이에 끊김없는 상호동작(seamless interaction)을 제공하여 PLMN의 사용자에게 제공된 이용 가능한 서비스 대역폭을 증가시키기 위해 WLAN에 결합된다.
다른 실시예에서, PLMN은 RRC(Radio Resource Control)의 기능을 모방하기 위해 이동 이중-프로토콜 스택 및 WLAN 인터페이스에 대한 상호연동 기능(IWF)에서 적응 층을 사용함으로 인해서 WLAN에서 재사용되는 SM/GMM{Session Management(SM)/GPRS Mobility Management(GMM)} 프로시저를 포함할 수 있다. 이 시스템은 시스템 트래픽을 줄이기 위해 GGSN으로부터 유래한 다운링크 트래픽에 대해서만 사용되는 IWF와 GGSN 사이에 GPRS 터널링 프로토콜(GTP) 터널을 더 포함할 수 있다. 이 시스템은 WLAN에서 고객 베이스에 대한 제어를 보유하기 위해 PLMN 및 부착된 WLAN에 서비스하는 서비스 제공자에 대한 단일 부착 포인트를 포함할 수 있다.
공공 육상 이동 네트워크(PLMN)의 대역폭을 증가시키기 위한 방법은 무선 근거리 네트워크(WLAN)를 상호-PLMN 인터페이스를 거쳐서 PLMN에 연결하는 단계와, 상호연동 기능을 제공하는 단계를 포함하며, 이러한 상호연동 기능은 WLAN으로부터 수신된 통신이 또 다른 UMTS/GPRS PLMN으로부터 유래한 것으로 보이고, WLAN에 전달된 통신이 WLAN 내로부터 유래한 것으로 보이도록 PLMN과 WLAN 사이에서 프로토콜들을 변환하기 위해 상기 인터페이스와 통신한다.
무선 근거리 네트워크(WLAN)를 공공 육상 이동 네트워크(PLMN)로서 사용하기 위한 방법은 프로토콜 호환가능성을 제공하는 상호연동 기능을 사용하고, UMTS PLMN의 사용자에게 WLAN을 사용하여 서비스함으로써, 범용 이동 원격통신 시스템(UMTS) PLMN을 이 UMTS PLMN 및 WLAN 쪽으로의 인터페이스를 제공하는 Gp 인터페이스를 사용하여 상호-PLMN 백본을 거쳐서 WLAN에 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 장점, 속성, 및 여러 추가적인 특성이 이제 첨부된 도면과 연계하여 상세하게 기술될 예시적인 실시예를 고려하여 좀더 완벽하게 드러날 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 UMTS PLMN에 WLAN 인터페이스하는 시스템 구조의 개략도.
도 2는 본 발명에 따라, WLAN PLMN으로서 사용될, UMTS PLMN에 인터페이스된 WLAN을 보여주는 예시적인 시스템을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 WLAN 이동국과 UMTS PLMN 사이의 프로토콜 호환 가능성을 생성하는 상호연동 기능 인터페이스를 보여주는 사용자 평면 스택을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 WLAN 이동국과 UMTS PLMN 사이의 프로토콜 호환 가능성을 생성하는 상호연동 기능 인터페이스를 보여주는 제어 평면 스택을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 WLAN과 UMTS PLMN 사이에 라우팅 영역 변경을 보여주는 예시적인 도면.
도면은 본 발명의 개념을 예시하기 위한 용도이며, 본 발명을 예시하기 위한 유일한 가능한 구성일 필요는 없음이 이해되어야 한다.
본 발명은 무선/무선 네트워크에서 이용 가능한 대역폭을 사용하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 무선 근거리 네트워크(WLAN) 통신가능 영역이 상호-PLMN 백본을 거쳐서 또 다른 공공 육상 이동 네트워크(PLMN)인 UMTS 네트워크와 상호동작하는 구조가 제공된다.
로밍이 두 개의 PLMN 사이에 사용된다. 상호-PLMN 로밍을 지원하는 가능한 방식이 "넘버링, 어드레싱, 및 식별"이라는 제목의 3G TS 23.003에서 매우 간단하 게 논의된다. 이동국(MS), 또는 사용자 장비(UE)가 SGSN(Serving GPRS Support Nodes)으로부터 또 다른 PLMN의 SGSN으로 로밍할 때, 새로운 SGSN이 이전 SGSN의 어드레스로 액세스하지 않을 수 있다. 대신, SGSN은 이전 RA(Radio Access) 정보를 논리 이름으로 변환한다. 그러면, SGSN은 이 논리 어드레스(예컨대, 논리 SGSN)를 사용하여 도메인 이름 서버(DNS)로부터 이전의 SGSN의 IP 어드레스를 얻을 수 있다. 모든 PLMN은 하나의 DNS 서버를 포함해야 한다.
GPRS에 DNS 컨셉을 도입하면, 예컨대 GPRS 지원 노드(GSN)를 지칭할 때 IP 어드레스 대신 논리 이름을 사용하는 가능성을 제공하게 되며, 그에 따라, PLMN 노드의 어드레싱의 융통성을 제공한다. 끊김없는 상호-PLMN 로밍을 지원하는 또 다른 방법으로 HLR(Home Location Register)에 SGSN IP 어드레스를 저장하고, 필요할 때 이 어드레스를 요청하는 것이다. TS 23003은 공공 육상 이동 네트워크(PLMN)가 그 PLMN 식별자에 의해 고유하게 식별된다고 언급하고 있다.
PLMN-id는 이동 국가 코드(MCC)와 이동 네트워크 코드(MNC)로 구성된다. 규격에 따라, MS가 서로 다른 PLMN에서의 두 셀을 수신할 수 있는 장소가 있을 수 있고, 겹쳐 있는 PLMN이 또한 존재할 수 있다. 이러한 경우에, NAS(Non Access Stratum)은 등가의 PLMN 및 금지된 PLMN의 목록을 유지함으로써 셀 선택을 제어 할 수 있다. 등가의 PLMN은 NAS에 의해 제공된 정보에 따라 PLMN 선택용 UE, 셀 선택 및 핸드오버(handover)에 의해 선택된 PLMN에 등가인 것으로 생각되는 PLMN이다. 이동국이 저장된 "등가의 PLMN" 목록을 갖는 경우에, 이동국은 하나의 PLMN이 더 높은 우선순위에 있다면 이것을 현재 서비스 중인 PLMN으로서 선택하게 되며, 이러 한 PLMN은 이 "등가의 PLMN" 목록에 저장된다. 이 목록은 각 위치 업데이트 프로시저, 라우팅 영역 업데이트 프로시저 및 GPRS 부착 프로시저의 끝에서 대체되거나 삭제된다. 유사하게, MS는 "GPRS 서비스에 대해 금지된 PLMN" 목록을 포함하게 되며, 여기서, 금지된 PLMN은 MS가 부착할 수 없는 PLMN이다. 규격은 또한 새로운 PLMN이 금지된 목록에 없는 한은 MS가 한 PLMN의 라우팅 영역으로부터 또 다른 PLMN의 라우팅 영역으로 이동할 때 정상 라우팅 영역 업데이트 프로시저를 개시하게 됨을 언급하고 있다.
많은 구조가 WLAN 통신가능 영역과 UMTS와 같은 다른 무선 액세스 기술(RAT) 사이에 연동하기 위해 제공된다. 새로운 접근법이 WLAN과 UMTS 네트워크 사이에 통신하기 위해 WLAN을 또 다른 PLMN으로서 한정하고, 그런 다음에 상호-PLMN 백본을 사용함으로써 UMTS 네트워크를 보완하기 위해 임의의 기존의 WLAN 통신가능 영역을 사용하는 것을 돕기 위해 제공된다. 3G 네트워크의 QoS(Quality of Service) 협약, 이동성, 및 AAA(Authentication, Authorization and Accounting: 인증, 인가, 및 계정) 프로시저가 재사용된다. 누군가가 WLAN을 소유할 수 있다. 다시 말해, 두 개의 이종의(heterogeneous) 상호연동 네트워크는 동일한 서비스 제공자에 의해 소유될 수 없다. 본 발명은 논리-PLMN-기반-WLAN으로부터 자신의 홈 PLMN으로의 "로밍" 성능을 지원하기 위한 수단을 제공한다. 유리하게, 본 발명은 상호 PLMN 로밍 표준을 사용하여 서로 상호연동할 필요가 있는 임의의 두 이종의 네트워크 시스템{예컨대, 일반 패킷 무선 서비스(GPRS)/CDMA 2000, DSL 네트워크, 케이블 네트워크 또는 위성 네트워크}과 함께 사용될 수 있다.
본 발명은 예시적인 WLAN-UMTS UMTS 시스템 구조 측면에서 기술되며; 그러나, 본 발명은 훨씬 더 넓으며, 원격통신 서비스를 제공할 수 있는 임의의 무선/무선 네트워크 시스템(들)을 포함할 수 있다고 이해되어야 한다. 도면에 도시된 요소는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그 결합의 여러 형태로 구현될 수 있다고 이해되어야 한다. 바람직하게, 이들 요소는 프로세서, 메모리, 및 입력/출력 인터페이스를 포함할 수 있는 하나 이상의 적절하게 프로그래밍된 범용 디바이스 상의 하드웨어로 구현된다.
동일한 참조번호는 여러 도면에 걸쳐서 유사한 또는 동일한 요소를 식별케 하는 도면을 이제 특히 상세하게 참조하고, 먼저는 도 1을 참조하면, 무선/무선 네트워크에 걸쳐서 음성, 데이터, 비디오, 및 기타 서비스를 통합하기 위한 시스템 구조(10)가 도시되어 있다. 시스템 구조(10)는 본 발명에 따른 독창적인 방법 및 시스템을 사용하기 위한 예시적인 WLAN-UMTS 환경으로서 제공된다. 당업자에게 알려져 있는 시스템 구조를 구성하는 개별 블록 구성요소의 상세한 사항이 이제 본 발명을 이해하기에 충분히 상세하게 단지 기술될 것이다.
본 발명은 UMTS 네트워크(12)와 WLAN 무선 네트워크(14) 측면에서 예시적으로 기술된다(예컨대, IEEE802.11 및 HIPERLAN2 표준이 이들 네트워크에 의해 사용될 수 있다). UMTS 이동 네트워크(12){예컨대, 3세대(3G) 네트워크}는 노드 B(11) 및 무선 네트워크 제어기(RNC)(9)를 포함하는 무선 액세스 네트워크(RAN)(8)와 통신한다. RAN(8)은 다시 SGSN(Serving GPRS Support Node: 서비스하는 GPRS 지원 노드)(28)와 같은 패킷 기반 서비스, MSC(Mobile Switching Center: 이동 교환 센터 )(21)와 같은 회로 기반 서비스, 및 GGSN(Gateway GPRS Support Nodes: 게이트웨어 GPRS 지원 노드)(24)과 같은 다른 PLMN으로의 게이트웨이를 포함하는 코어 네트워크(CN: Core Network)(13)에 부착된다. 코어 네트워크(13)는 공중 회선교환 전화 네트워크(PSTN)(5) 및 인터넷(7)을 갖는 연결/인터페이스를 지원한다.
다른 구성요소가 코어 네트워크(13)에 포함될 수 있다. 예컨대, 이동국(MS)(40)의 가입자 프로파일과 인증 벡터를 저장하는 홈 위치 레지스터(50)가 제공될 수 있다. 본 발명에 의해, 네트워크(12)(예컨대, PLMN)는 상호연동 기능(25)을 사용함으로써 보더 게이트웨이(BG)(26) 및 상호-PLMN 백본 네트워크(18)를 사용하여 Gp 인터페이스로 불리는 G 인터페이스를 거쳐서 무선 LAN(14)에 인터페이스된다. MS(40)는 액세스 포인트(30)에서 연결되며, MS(40)는 MS(40)이 무선 액세스 네트워크 사이에서 로밍할 때 본 발명에 따라 WLAN(14)과 UMTS(12) 사이에서 끊김없이 스위칭된다.
WLAN 상호연동 기능(IWF)(25)은 RNC(9)을 우회하고, SGSN(28){패킷 교환(PS) 서비스를 가정}에 연결된다. GGSN(24)은 패킷 데이터(PD) 층에서 이동성을 관장하지만, IWF(25)는 네트워크(12 및 14)의 두 물리 층 인터페이스 사이의 절충을 위해 이동성을 제공하기 위해 SGSN(28)과 통신을 해야 할 필요가 있을 것이다. 이것은 도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이 IWF(25)와 SGSN(28) 사이에 Gp 인터페이스를 구현함으로서 달성될 수 있다. 그러면, 3G SGSN(28)은 IWF(25)를 또 다른 PLMN에서의 '논리' GGSN 또는 의사-SGSN으로 간주한다.
SGSN(IWF)-GGSN 부분은 높은 데이터율의 WLAN 핫스팟을 처리하는 데 있어서 바틀넥(bottleneck)이될 수 있다. 그 경우, 또 다른 옵션은 GGSN(24) 사이의 GPRS 터널링 프로토콜(GTP) 터널(11)을 사용하는 것이며, IWF(25)는 MS(40)에서 사용자 장비(UE)에 대해 GGSN(24)으로부터 유래한 다운링크 트래픽에 대해서만 사용된다. 모든 다른 트래픽에 대해, WLAN(14)은 공통 인터넷 액세스를 UE에 제공한다. 이것은 트래픽을 SGSN-GGSN을 거쳐서 줄인다.
도 2를 참조하면, 이 예에서, 두 종류의 백본 네트워크가 있다. 이들은 내부(intra)-PLMN 백본 네트워크(20)와 상호-PLMN 백본 네트워크(18)로 불린다. 바람직하게는, 내부-PLMN 백본 네트워크(20)는 동일한 PLMN(12) 내에 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크 상호연결 GSN(Gateway Support Node)(미도시)을 포함한다. 상호-PLMN 백본 네트워크(18)는 바람직하게는 서로 다른 PLMN{예컨대, PLMN(12 및 14)}에서 데이터 패킷(DP) 네트워크 상호연결 GSN 및 내부-PLMN 백본 네트워크(20)를 포함한다. 모든 내부-PLMN 백본 네트워크(20)는 바람직하게는 패킷 도메인 데이터 및 신호화 전용인 것으로 예정된 개인 DP 네트워크이다. 본 발명에 따라, WLAN 백본 네트워크(22)는 내부-PLMN 백본으로서 사용된다.
두 개의 내부-PLMN 백본 네트워크(20 및 22)는 유리하게는 보더 게이트웨이(BG)(26)와 내부-PLMN 백본 네트워크(18)를 사용하여 Gp 인터페이스를 통해 연결된다. 내부-PLMN 백본 네트워크(18)는 네트워크내로 프로그래밍될 수 있는 제공자나 다른 디폴트 옵션 사이의 로밍 협약에 의해 선택된다. 또한 바람직하게는 로밍 협약은 BG(26) 보안 기능을 마찬가지로 포함할 것이다. 비록 다른 유형의 네트워크가 포함될 수 있을 지라도, 내부-PLMN 백본(18)은 예컨대 공중 인터넷, 또는 임대된 라인과 같은 패킷 데이터 네트워크(16)에 포함될 수 있다.
WLAN PLMN(14)은 무선 사용자 장비(UE)나 이동국(MS)이 WLAN에 액세스하고 이것을 사용하게 하기 위해 제공되는 복수의 액세스 포인트(30)를 포함한다. 이러한 정보는 라우터(27)와 적절한 보안 및 프로토콜 인터페이스(예컨대, Gi)를 사용함으로써 패킷 데이터 네트워크(16)에 걸쳐서 전송될 수 있다.
본 발명에 의해, WLAN(14)은 또 다른 PLMN으로서 구현되며, IWF(상호연동 기능)(25)은 Gp 인터페이스 위의 내부-PLMN 백본(18)을 거쳐서 UMTS 네트워크(12)와 상호동작한다. 이러한 구조를 구현하는 하나의 접근법은 IWF(25)를 논리 SGSN{SGSN(28)과 유사함}으로서 다루는 것을 포함하며, 이러한 논리 SGSN은 SGSN 및/또는 GGSN이 서로 다른 PLMN에 있을 때와 유사한 방식으로 Gp 인터페이스를 통해 UMTS PLMN의 "이전의" SGSN과 통신하며, 이들은 GP 인터페이스를 통해 상호연결된다. 이러한 방식으로, UMTS PLMN(12)은 비록 IWF(25)가 또 다른 PLMN의 SGSN 또는 GGSN이었을 지라도 WLAN 환경에서 IWF(25)를 거쳐서 인터페이스한다. Gp 인터페이스는 Gn 인터페이스의 기능과, 또한 내부-PLMN 통신에 필요한 보안 기능을 제공한다. 보안 기능은 운영자 사이{예컨대, WLAN 네트워크(14)와 3G(UMTS) 네트워크(12)의 운영자들 사이에)의 상호 협약을 기반으로 한다. Gn 인터페이스는 동일한 PLMN의 SSGN과 GGSN 사이를 인터페이스하는 반면, Gp 인터페이스는 서로 다른 PLMN의 SSGN과 GGSN 사이를 인터페이스한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 도 2의 구조(10)를 위한 사용자 평면 스택 및 제어 평면 스택이 예시적으로 도시되어 있다. 논리 SGSN 또는 의사-SGSN은 인터페이 스로서 동작하도록 IWF(25)에 의해 제공된다. 이러한 방식으로, WLAN과 관련된 이동국(MS)(40)은 본 발명에 따라 3G UMTS PLMN(12)과 관련된 SGSN(28)과 인터페이스할 수 있다. 프로토콜 스택은 특정한 응용 및 로밍 협약(보안 특성을 포함함)에 따라 변경될 수 있고, 도시된 스택은 예시적이며, 본 발명의 특히 유용한 실시예를 증명하기 위한 용도라는 점이 이해되어야 한다. 도 3은 사용자(데이터) 평면 스택 프로토콜을 예시하는 반면, 도4는 제어/신호화 스택 프로토콜을 예시한다.
당업자가 이해하게 되는 바와 같이, 도 3의 MS(40)의 사용자 평면 스택은 응용 층, 송신 제어 프로토콜/사용자 데이터그램 프로토콜(TCP/UDP) 층, 인터넷 프로토콜 층(IP), WLAN 매체 액세스 제어/무선 링크 제어/논리 링크 제어(MAC/RLC/LLC) 층, 및 WLAN 물리 층을 포함하는 이중 스택(WLAN 및 UMTS)을 가지며; 이때, UMTS부분은 또한 패킷 데이터 집중 프로토콜(PDCP: Packet Data Convergence Protol), 무선 링크 제어(RLC) 및 MAC 층, 및 UMTS 물리 층(PHY)을 포함한다. IWF(25)는 WLAN 인터페이스를 통해 이동국으로부터 수신된 임의의 데이터/정보를 3G UMTS 시스템의 SGSN과 호환성이 있는 인터페이스를 통해 UMTS 네트워크에 전송한다. 예컨대, WLAN MAC/LLC를 통해 수신된 데이터는 사용자 평면(GTP-U), UDP, 및 IP를 위한 게이트웨이 터널링 프로토콜을 통해 IWF(25)에 의해 UMTS SGSN(28)으로 전송된다.
유사한 변환이 제어 평면에서 실행된다. 당업자가 이해하게 되는 바와 같이, 도 4의 MS(40)의 제어 평면 스택은 공통 신호화 응용 층과, 세션 관리 층(SM)과, GPRS 이동성 관리 층(GMM); RRC(무선 자원 제어) 층, RLC/MAC 층, 및 UMTS 인터페이스를 위한 UMTS 물리 층과; WLAN 인터페이스를 통한 것으로서, 무선 자원 제어 (RRC)를 위한 적응 층, WLAN MAC/LLC 층, 및 WLAN PHY 층을 포함한다. MS(40)의 적응 층(AL)은 RRC 서비스에 대응하는 인터페이스 기능을 모방한다. 이것은 심지어 WLAN에서 3G 이동 스택의 세션 관리(SM) 및 GPRS 이동 관리(GMM) 층을 재사용하기 위해 필요하다. IWF 이동 층(AL)은 경량의 RRC 역할을 할 수 있고, WLAN MAC/LLC 층을 통해 수신된 MS(40)로부터의 임의의 제어 신호화 정보(SM/GMM 메시지)를 3G UMTS 시스템의 SGSN과 호환성이 있는 프로토콜을 통해 SGSN(28)에 전송할 수 있으며, 그 역방향 전송도 있을 수 있다. 상기에서처럼, IWF(25)는 Gp 인터페이스를 통한 SM/MM 신호화를 3G SGSN으로 전송하며, 비록 스택이 3G 네트워크 전용이었을 지라도 사용될 수 있다.
본 발명은 적어도 다음의 장점을 제공한다. QoS 협정, 이동성, 3G 네트워크의 AAA 프로시저가 사용되어 전체 시스템이 증가된 대역폭, 품질, 및 호환성 입장에서 좀더 효율적이게 한다. 모든 셀룰러 운영자는 시스템 자원이 정상 트래픽 상태 하에서 대금청구되는 핫 스팟(hot spots)에서 WLAN 자원을 공유할 수 있다. 적절한 로밍 협정을 제정함으로써, 임의의 운영자는 WLAN을 "소유"할 수 있고, UMTS 운영자와의 믿을만한 관계를 수립할 수 있다. 다시 말해, 임의의 운영자로부터의 가입자는 논리-PLMN-기반-WLAN으로부터 그 홈 PLMN 또는 다른 지정된 PLMN으로의 "로밍" 성능을 가질 수 있다. 본 발명은 WLAN과 상호연동할 수 있는 임의의 시스템(GPRS/CDMA 2000)과 함께 사용될 수 있다.
유리하게, 배치된 WLAN은, 본 발명에 따라, 모든 사용자에 대한 QoS를 유지하기 위해 필요한 대역폭을 제공한다. 예컨대, 3G 운영자는, 핫스팟에서의 그 자신 의 WLAN을 배치하는 대신에, 그 네트워크 성능을 증가시키기 위해 이미 배치된 기존의 WLAN을 사용할 수 있다. 게다가, WLAN 무선 자원은 사용자가 WLAN 통신가능 영역에서 이동하고 있는 3G RAT의 무선 자원을 제거하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 PLMN과 WLAN 사이의 통신은 호환성이 있는 프로토콜과 정보 개선을 생성하기 위해 IWF를 사용함으로써 끊김이 없다.
도 5를 참조하면, 라우팅 영역 변경 시나리오에서 엔터티(entity)들 사이의 상호동작을 도시하는 도면은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라 예시적으로 도시되어 있다. 이 도면은 이동국(MS)(40), UMTS 지상 무선 액세스 네트워크(UTRAN)(42), (WLAN의 자원을 사용하기 위해 생성된) 새로운 IWF-SGSN(44), 이전의 3G-SGSN(46), GGSN(24), 새로운 이동 교환 센터/방문자 위치 레지스터(MSC/VLR)(48), 홈 위치 레지스터(HLR)(50), 및 이전의 MSC/VLR(52)을 도시한다. 이 시나리오에서, MS는 UMTS의 자원이 많이 로딩된 높은 트래픽 영역(핫 스팟)으로 이동하고 있다. 시스템은 WLAN을 통해 그 성능을 보완하는 3G UMTS의 자원을 좀더 효율적으로 사용하기 위해 WLAN(IWF)을 사용한다. 단계(101)에서, 라우팅 영역 업데이트 요청은 MS(40)에 의해 IWF-SGSN(44)에 이뤄진다. 만약 MS가 패킷 이동성 관리(PMM) 휴지(idle) 상태에 있다면, IWF-SGSN(44)는 단계(101)에서 라우팅 영역 업데이트를 실행하기 위해 Gp 인터페이스를 통해 이전의 3G SSGN(46)으로 컨텍스트 요청을 한다. 만약 휴지 모드에 있다면, IWF(44)는 단계(102)에서 SGSN 컨텍스트 요청을 SGSN(46)에 전송한다. SGSN(46)은 단계(105)에서 IWF-SGSN(44)에 컨텍스트 응답을 제공한다. 만약 MS(40)가 PMM 연결 모드에 있다면, SRNS(Serving Radio Network Subsystem) 컨텍스트 응답은 단계(103)에서 UTRAN(42)에 이뤄지며, 응답은 다시 단계(104)에서 3G-SGSN(46)에 전송된다.
가입자가 WLAN 통신가능 영역에 있을 때, 보안 기능이 UMTS 통신가능 영역에 있었을 경우와 동일한 방식으로 단계(106)에서 MS(40)와 IWF-SGSN(44) 사이에서 다뤄질 수 있다. 추가적인 보안 프로시저가 새로운 IWF-SGSN(44)을 인증하기 위해 단계(107)에서 제공될 수 있다. 단계(108)에서, 컨텍스트 승인은 IWF-SGSN(44)으로부터 SGSN(46)으로 전송된다. 단계(109)에서, IWF-SGSN(44)은 패킷 데이터 프로토콜 컨텍스트 요청을 GGSN(24)에 전송하며, GGSN(24)은 단계(110)에서 컨텍스트 응답으로 응답한다.
MS(40)가 SGSN(46)으로부터 또 다른 PLMN의 SGSN(44)으로 로밍할 때, 새로운 SGSN(44)은 이전의 SGSN(46)의 어드레스에 액세스할 수 없다. 대신, SGSN(44)은 이전의 RA 정보를 논리 이름으로 변환할 수 있다. 그러면, SGSN은 이 논리 어드레스를 사용하여 도메인 이름(DNS) 서버로부터 이전의 SGSN의 IP 어드레스를 얻을 수 있다. 모든 PLMN은 하나의 DNS 서버를 포함해야 한다. GPRS에 DNS 개념을 도입하면, 예컨대 GSN을 지칭할 때 IP 어드레스 대신에 논리 이름을 사용하는 가능성을 제공하게 되며, 그에 따라 PLMN 노드의 어드레싱의 융통성을 제공한다. 끊김없는 상호-PLMN 로밍을 지원하는 또 다른 방법으로 HLR(Home Location Register)(50)에서 SGSN IP 어드레스를 저장하고, 필요할 때 어드레스를 요청하는 것이 있다.
이동성
WLAN은 상호 PLMN 로밍을 지원하는 독립 PLMN으로서 모든 동작 기능을 갖는 다. WLAN은 더 높은 우선순위의 3G 네트워크에 의해 부착하는 때에 MS의 "등가의 PLMN" 목록에 포함될 수 있어서, UMTS 통신가능 PLMN과 겹치는 WLAN 통신가능 구역이 있을 때, WLAN PLMN이 MS에 의해 선택되게 된다. 단계(111 내지 120)에서, 새로운 SGSN{IWF(25)}(44)은 업데이트 위치{SGSN 넘버, SGSN 어드레스, 및 국제 이동 가입자 식별(IMSI)}를 HLR(50)에 전송함으로써 SGSN의 변경을 HLR(50)에 통보한다. 요청, 응답, 및 승인이 실행된다. MS(40)의 패킷 이동 관리(PMM) 상태에 따라 단계(102 내지 105)에서 이전의 SGSN(46)에 의해 비준되자 MS(40)가 명백한 신호화 연결 배포(explicit signaling connection release)를 UTRAN(42)전송할 때, 단계(111 및 114)는 lu(RNC와 SGSN 사이의 인터페이스) 배포 시퀀스를 실행한다. 유사한 프로시저가 이전의 VLR/MSC(52)와 새로운 VLR/MSC(48) 사이에 방문자 위치 레지스터(VLR)의 위치를 업데이트하기 위해 실행된다. 단계(120 내지 125)는 이러한 업데이트 시퀀스를 제공한다.
새로운 SGSN(IWF)(44)는 Gr 인터페이스(HLR과 SGSN 사이의 인터페이스)를 HLR(50)으로 구현할 수 없으며, 따라서, 이 경우, 단계(111 내지 126 및 129)는 스킵될 수 있다. 단계(126)에서, 위치 업데이트 허락이 새로운 VLR/MSC(48)로부터 IWF SGSN(44)으로 전송된다. 라우팅 영역 변경이 업데이트되어 단계(127)에서 수용되며, 단계(128)에서 완료된다. 단계(129)에서, PTMSI(Packet Temporary Mobile Subscriber Identity) 재할당이 필요한 경우 실행되고 완료될 수 있다.
IWF는 IWF(25)(도 1 및 도 2)로서 지칭되며, IWF-SGSN(44)는 시스템의 인터페이스 위치를 지시하기 위해 사용된다. 이들 용어들은 유사하며, 쉽게 상호변경될 수 있다. 도 5를 참조하여 기술된 방법은 예시적으로 다음의 시나리오를 기술한다.
1. UMTS의 WLAN으로의 진입
만약 UMTS SGSN이 하나의 라우팅 영역(RA)을 커버하고, WLAN 통신가능 영역이 또 다른 RA라면, WLAN IWF는 (UMTS 네트워크에 의해 사전할당된) 새로운 라우팅 영역 식별자(RAI)를 방송할 수 있다. 사용자 장비(UE)에 저장된 RAI나 GPRS 이동 관리(GMM) 컨텍스트의 이동국(MS)을 IWF로부터 수신된 RAI와 비교함으로써, MS나 UE는 RA 업데이트(상호-SGSN)가 실행될 필요가 있음을 검출한다. 프로시저는 도 5를 참조하여 기술된다. 상호-SGSN RA 업데이트의 경우, 새로운 SGSN(IWF)은 업데이트 위치{SGSN 넘버, SGSN 어드레스, 및 국제 이동 가입자 식별(IMSI)}를 HLR에 전송함으로써 SGSN의 변경을 HLR에 통보한다. 그러나, 도 5의 기술된 경우에, 새로운 SGSN(IWF)은 HLR로의 Gr 인터페이스를 구현할 수 없으며, 따라서, 다른 식별된 단계와 함께 이러한 단계는 스킵된다. lu 배포 시퀀스는, UE의 패킷 이동 관리(PMM) 상태에 따라 이전의 SGSN에 의해 비준되면 UE를 명백한 신호화 연결 배포를 UMTS 지상 무선 액세스 네트워크(UTRAN)에 전송할 때 발생한다.
2. WLAN의 UMTS로의 진입
UMTS 네트워크 내로 재진입되면, UE는 다시 상호-SGSN 라우팅 영역 업데이트를 실행하며, 이번에는 새로운 SGSN이 UMTS SGSN인 반면, 이전의 SGSN은 IWF라는 점을 제외하고는 도 5의 방법을 반복한다. 3G 보안 프로시저는 바람직하게는 UE가 UMTS 네트워크로 다시 진행할 때 UE를 재비준하기 위해 구현된다. 만약 WLAN내로 진행한다면, IWF는 HLR을 업데이트하지 않았고, UMTS SGSN이 그 컨텍스트에 이동 교환 센터(MSC)/방문자 위치 레지스터(VLR) 관계를 표기하며, GGSN 및 HLR의 정보는 무효하며, 따라서, MS가 다시 UMTS SGSN으로의 라우팅 영역 업데이트 프로시저를 개시할 때, MS는 업데이트/비준되기 위해 MSC/VLR, GGSN, 및 UMTS SGSN의 HLR 정보를 트리거링한다.
보안
유리하게, 3G 보안 프로시저는, UE가 3G SGSN과의 HLR 인터페이스를 사용하여 WLAN으로 이동할 때 UE를 비준하기 위해 재사용될 수 있다. 그러나, 상호-PLMN 통신에 필요한 추가적인 보안 기능이 필요할 것이다.
본 발명에 의해, 이중 스택 이동 유닛과 IWF는 세션과 이동성 관리를 위해 이동국으로부터 3G SGSN으로의 기존의 SM/GMM 프로시저를 사용하는 성능을 가능케 하는 적응 층(AL)을 사용한다. 본 발명은 유리하게는 경량의 RRC의 기능을 모방하기 위해 이동 이중-프로토콜 스택 및 IWF WLAN 인터페이스에서 AL을 사용함으로 인해 심지어 WLAN에서 UMTS의 SM/GMM 프로시저를 재사용한다. 서비스 제공자는 3G 네트워크에 서비스하기 위한 단지 하나의 부착 포인트를 필요로 하며, 또한, 부착된 WLAN은 제공자가 마찬가지로 WLAN에서 자시의 고객 베이스에 대한 타이트한 제어를 유지하는 것을 돕는다. 본 발명은 또한 UMTS 네트워크(GGSN-SGSN 및 그러면 SGSN-RNC)에서와 같은 이중 GTP 캡슐화는 단지 GGSN-IWF 캡슐화 부분이 WLAN 통신가능 영역에서 이뤄지므로 회피된다는 장점을 갖는다. 기존의 UMTS 네트워크 노드에 대한 어떠한 변경도 본 발명의 상호연동 구조에 필요하지 않으며, 끊김없는 핸드오버가 제공된다(예컨대, 세션의 어떠한 중지도 없음).
무선 근거리 네트워크를 위한 바람직한 실시예를 (예시적이고 제한하고자 하는 것은 아닌) WLAN/범용 이동 원격통신 시스템 상호연동을 위한 공공 육상 이동 네트워크로서 기술하였으므로, 변경 및 변형이 전술한 교훈에 비추어볼 때 당업자에 의해 이뤄질 수 있음을 주목해야 한다. 그러므로, 첨부된 청구항에 의해 개괄적으로 기술된 본 발명의 범위와 사상 내에 있는, 개시된 본 발명의 특정한 실시예에 변화가 있을 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명을 상세하게 기술하였고, 특히 특허법이 요구하는데로 기술하였지만, 청구되고 특허증(Letters Patent)에 의해 보호받기 원하는 것이 첨부된 청구항에 제시되어 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 네트워크 통신, 좀더 상세하게는 WLAN-UMTS 통신을 위한 공공 육상 이동 네트워크와 같은 무선 근거리 네트워크를 상호연동하기 위한 방법 및 시스템에 이용된다.

Claims (15)

  1. 무선 근거리 네트워크(WLAN: Wireless Local Area Network) 장치에 있어서,
    복수의 이동국과 통신하기 위한 액세스 포인트와;
    상기 액세스 포인트와 선택된 공공 육상 이동 네트워크(PLMN: Public Land Mobile Network) 사이에 상호(inter)-PLMN 백본을 통해 연결된 상호연동 기능 유닛으로서, 상기 상호연동 기능 유닛은 상기 선택된 PLMN과 상기 WLAN 장치 사이의 통신을 가능케 하며, 상기 WLAN 장치는 상기 선택된 PLMN에게 또 다른 PLMN으로서 보여지는, 상호연동 기능 유닛
    을 포함하는, 무선 근거리 네트워크 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 상호연동 기능 유닛은 Gp 인터페이스를 사용하여 상기 선택된 PLMN과 통신할 수 있게 하는, 무선 근거리 네트워크 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 상호연동 기능 유닛은 논리 서빙 일반 패킷 무선 서비스(GPRS: General Packet Radio Service) 지원 노드(SGSN: Serving GPRS Support Node)의 기능을 실행하는, 무선 근거리 네트워크 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 상호연동 기능 유닛은 상기 선택된 PLMN에 의해 또 다른 PLMN 내의 SGSN으로서 보여지는, 무선 근거리 네트워크 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 선택된 PLMN은 세션 관리/GPRS 이동성 관리(SM/GMM: Session Management/GPRS Mobility Management) 프로시저를 포함하며, 무선 자원 제어(RRC: Radio Resource Control) 프로토콜 하위층의 기능을 모방하기 위해 이동 이중-프로토콜 스택 및 상호연동 기능 유닛 내의 적응 층을 WLAN 장치 인터페이스에 사용함으로써 상기 프로시저가 상기 WLAN 장치에서 재사용되는, 무선 근거리 네트워크 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 상호연동 기능 유닛은, 범용 이동 원격통신 시스템(UMTS: Universal Mobile Telecommunication System) 트래픽을 감소시키기 위해, 게이트웨이 GPRS 지원 노드(GGSN: Gateway GPRS Support Node)로부터 유래되는 다운링크 트래픽에 대해 상기 GGSN과 상기 상호연동 기능 유닛 사이에서 일반 패킷 무선 서비스(GPRS) 터널링 프로토콜을 사용하며, 상기 상호연동 기능 유닛과 상기 GGSN 사이의 트래픽을 줄이기 위해 다른 모든 트래픽에 대한 모든 사용자에게 일반 인터넷 액세스를 제공하는, 무선 근거리 네트워크 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 선택된 PLMN은 범용 이동 원격통신 시스템(UMTS) 네트워크를 포함하는, 무선 근거리 네트워크 장치.
  8. 무선 근거리 네트워크(WLAN) 장치를 통해 선택된 공공 육상 이동 네트워크(PLMN)와 통신하기 위한 방법에 있어서,
    상호연동 기능 유닛이, 상기 WLAN 장치를 상호-PLMN 인터페이스를 통해 상기 선택된 PLMN에 연결하는 단계와;
    상기 WLAN 장치와 상기 선택된 PLMN 사이의 프로토콜을 변환하기 위해 상기 상호연동 기능 유닛이 상기 상호-PLMN 인터페이스와 통신하는 단계로서, 상기 WLAN 장치로부터 상기 선택된 PLMN으로의 통신은 또 다른 PLMN으로부터 유래한 것으로 보이며, 상기 선택된 PLMN으로부터 상기 WLAN 장치로의 통신은 상기 WLAN 장치 내로부터 유래된 것으로 보이는, 통신하는 단계
    를 포함하는, 무선 근거리 네트워크 장치를 통해 선택된 공공 육상 이동 네트워크와 통신하기 위한 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 통신하는 단계는, 상기 상호연동 기능 유닛이 상기 선택된 PLMN과 상기 WLAN 장치 사이에서 Gp 인터페이스를 사용하여 통신하는 단계를 포함하는, 무선 근거리 네트워크 장치를 통해 선택된 공공 육상 이동 네트워크와 통신하기 위한 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 통신하는 단계는, 상기 상호연동 기능 유닛이 서빙 일반 패킷 무선 서비스(GPRS) 지원 노드(SGSN)의 기능을 모방함으로써 수행되는, 무선 근거리 네트워크 장치를 통해 선택된 공공 육상 이동 네트워크와 통신하기 위한 방법.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 선택된 PLMN 상의 트래픽을 감소시키기 위해 게이트웨이 일반 패킷 무선 서비스 지원 노드(GGSN)와 상기 상호연동 기능 유닛이 상기 GGSN으로부터 유래되는 다운링크 트래픽에 대해 상기 GGSN과 상기 상호연동 기능 유닛 사이에서 GPRS 터널링 프로토콜을 사용하는 단계를 더 포함하는, 무선 근거리 네트워크 장치를 통해 선택된 공공 육상 이동 네트워크와 통신하기 위한 방법.
  12. 제 8항에 있어서, 무선 자원 제어(RRC) 프로토콜 하위층의 기능을 모방하기 위해 이동국이 이동 이중-프로토콜 스택 내의 적응 층을 이용하는 단계를 더 포함하며, 상기 적응 층을 이용하는 단계에 의해 세션 관리/GPRS 이동 관리(SM/GMM) 프로시저가 상기 WLAN 장치에서 재사용되는, 무선 근거리 네트워크 장치를 통해 선택된 공공 육상 이동 네트워크와 통신하기 위한 방법.
  13. 무선 근거리 네트워크(WLAN) 장치를 통해 이동국과 선택된 공공 육상 이동 네트워크(PLMN) 사이에서 통신하기 위한 방법으로서,
    상기 WLAN 장치가 라우팅 영역 식별자를 방송(broadcasting)하는 단계와;
    상기 WLAN 장치로부터의 상기 방송에 응답하여 상기 WLAN 장치의 통신가능 영역에 진입하는 이동국으로부터의 라우팅 영역 업데이트 요청을 상호연동 기능 유닛이 수신하는 단계와;
    상기 상호연동 기능 유닛이, 상기 라우팅 영역 업데이트 요청을 상기 선택된 PLMN의 서빙 일반 패킷 무선 서비스(GPRS) 지원 노드(SGSN)에 Gp 인터페이스를 사용하여 상호-PLMN 백본을 통해 송신하는 단계로서, 상기 WLAN 장치는 상기 선택된 PLMN에게 논리 PLMN으로서 보이는, 라우팅 영역 업데이트 요청 송신 단계와;
    상기 상호연동 기능 유닛이 상기 SGSN으로부터의 컨텍스트 응답을 상기 상호-PLMN 백본을 통해 수신하는 단계
    를 포함하는, 무선 근거리 네트워크 장치를 통해 이동국과 선택된 공공 육상 이동 네트워크 사이에서 통신하기 위한 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 선택된 PLMN은 범용 이동 원격통신 시스템(UMTS) 네트워크를 포함하는, 무선 근거리 네트워크 장치를 통해 이동국과 선택된 공공 육상 이동 네트워크 사이에서 통신하기 위한 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 WLAN 장치가 상기 선택된 PLMN에게 또 다른 PLMN으로서 보이도록 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)의 기능을 모방하는 상기 상호연동 기능 유닛이 상기 선택된 PLMN과 통신하는 단계를 더 포함하는, 무선 근거리 네트워크 장치를 통해 이동국과 선택된 공공 육상 이동 네트워크 사이에서 통신하기 위한 방법.
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